1.新型机土非接触式的填料压实状态判别方法,其包括如下步骤:步骤1:将三向加速度传感器安装于振动压路机前轮的机架上,对振动压路机的振动轮加速度信号进行实时监控;步骤2:在振动压路机底部的两个标记区域内安装工业相机,在振动压路机和相机之间安装防抖动系统防止振动压路机在施工过程中由于不稳定所以出现照片模糊不清的状态,与此同时配置大功率的LED光源以保证相机有足够的拍照环境;步骤3:将步骤(2)中得到的照片使用数字图像技术对在振动压路机行进过程中检测填料表面的位移状态进行检测;所述数字图像技术采用基于数字图像处理的变形测量方法,通过精确跟踪“参考图像(Reference image)”中计算区域内各感兴趣点在“变形后图像(Deformed image)”的坐标变化来计算各点的位移分量,使用零均值归一化最小平方距离相关函数作为评价变形前后图像子区的相似程度的相关函数;零均值归一化最小平方距离相关函数(Zero-mean normalized sum of squareddifference criterion-ZNSSD)步骤主要分成三个阶段:1、目标判断点与参考区域的灰度值之差值,差值越小证明在此参考区域内的灰度值越均匀: ,其中 为将每个像素点的灰度值进行平方相加除以像素点的数量得到参考图像子区的灰度值的平均值,变形后图像区域计算灰度值的差值同理;2、计算参考图像区进行归一化处理其原理为将上述第1阶段的灰度值的差值除以参考图像子区中每个像素点(2M+1) 2 个像素点灰度值与参考图像子区平均值的差值,具体公式为: ,变形后图像参考区域同理可得;3、将上述每个像素点(2M+1) 2 中每一个都经过第一步的差值计算与归一化处理分别进行图像变形前的累加与图像变形后的累加得到了整个图片中每个像素点的与图片中均值灰度值的像素点总差值;将变形前的图像总差值与变形后的图像的总差值做差就可得到变形前后图片的相似度Cznssd(P),具体计算公式为 若图像无变形理论上两台相机拍摄照片完全一致那么Cznssd(P)=0.因此可用此原理通过Cznssd(P)是否趋于零进而判别两台摄像机分别拍摄的变形前后的区域是否为同一区域;步骤4:生成 “时间—位移”曲线,并以此得到在同一张照片中多测点的加速度时程曲线;步骤5:将上述步骤4得到的测点水平方向时间-位移曲线进行求导,得到填料表面的速度时程曲线和加速度时程曲线;步骤6:通过采用带通滤波的处理将上述得到的两个方向的水平加速度时程曲线进行与振动轮加速度信号频率相似信号进行处理;步骤7:随着填料的压实度的增加,振动波在传播过程中的加速度幅值随着水平方向距离的增加衰减更慢,因此由于振动轮在工作中的振幅是固定的,那么可以通过前述步骤6中所得到的加速度幅值对填料的压实度进行判别。
2.根据权利要求1所述的新型机土非接触式的填料压实状态判别方法,其特征为:所述步骤1进一步包括如下内容:振动轮上的三向加速度传感器所采集到的加速度时程曲线的信号,其作用有两个:(1)实时检测振动压路机的垂直方向上的振动幅值;(2)加速度时程曲线通过计算每秒范围内振动波的整周期的数量得到振动压路机的工作频率对后续的拟合得到的速度时程曲线进行带通滤波提供依据。
3.根据权利要求1所述的新型机土非接触式的填料压实状态判别方法,其特征为:所述步骤4进一步包括如下内容:通过上述步骤3中以第1张照片为原始图像,第2张至最后一张照片为变形后图片得到以第一张照片的(x,y)的坐标为零点的x方向和y方向的位移值,并以此结果得到(x,y)“时间—位移”曲线,并以此得到在同一张照片中多测点的加速度时程曲线。
4.根据权利要求1所述的新型机土非接触式的填料压实状态判别方法,其特征为:所述步骤5进一步包括如下内容:通过步骤4中每一张照片与第一张照片的位移差值得到路基表面质点的位移时程曲线,由不同时刻的数据点组成的加速度时程曲线进行求导即得到填料表面的速度时程曲线和加速度时程曲线。